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基于Virtual.Lab疲劳分析的某轿车包裹架结构优化

2015/1/24    来源:LMS    作者:杨少明  于保君  赵永宏  张雨  王忠校      
关键字:疲劳寿命  结构优化  多体动力学  
本文以某自主轿车包裹架为研究对象,建立了整车的全内饰模型和多体动力学模型,通过载荷虚拟迭代技术得到车身载荷输入信号,利用Virtual.Lab软件对其进行了结构疲劳寿命分析,并对包裹架结构进行优化,使其结构寿命达到设计要求。

1 引言

    汽车研发过程中,需要对整车耐久性能进行控制,传统的汽车耐久性能控制是在样车阶段进行可靠性试验验证,对发现的问题进行设计修改,而后再试验、再修改的反复过程,这种模式不仅周期长、费用高,而且设计大多凭经验,修改设计盲目性大,许多零部件设计安全系数偏高,部件裕量大,不符合现代汽车设计的轻量化趋势要求。而通过有限元疲劳耐久分析,可以在产品设计初期对整车的耐久性能进行预测,找到结构的薄弱环节,提出合理的改进方案,降低产品开发成本,缩短产品研发周期,从而达到提高产品竞争力的目的。

    本文利用VirtuaI.Lab软件对某自主研发轿车车身进行了疲劳寿命分析,并对设计中的薄弱环节包裹架进行结构优化,提高了该车包裹架的耐久性。

2 VirtuaI.Lab疲劳寿命分析流程

    VirtuaI.Lab疲劳寿命分析流程如图1所示,具体分为如下几个步骤:

    1)建立全内饰车身模型,并对其进行惯性释放分析,得到应力分布结果;

    2)输入车身外部载荷时间历程数据;

    3)输入材料数据;

    4)疲劳寿命分析及后处理。

图1 Virtual.Lab疲劳寿命分析流程

图1 Virtual.Lab疲劳寿命分析流程

2.1全内饰车身模型的建立

    以白车身有限元模型为基础,将车身上的其他部件,如燃油箱、蓄电池、转向系统等,以质量和惯量的形式连接在车身上。本文全内饰模型共有单元554952个,节点567080个,如图2所示。

图2 全内饰车身模型

图2 全内饰车身模型

2.2输入车身外部载荷时间历程数据

    由于处于产品开发阶段初期,没有物理样车,无法获得车身的外部载荷时间历程信号。本文以对标车的道路试验数据为基础,利用LMS公司TecWare软件对其进行处理,再利用LMS公司VirtuaI.Lab软件中的motion模块建立多体动力学模型,最后利用VirtuaI.Lab软件TWR模块进行载荷虚拟迭代从而得到本车型的“等效路形”,进而得到本车型车身载荷输入信号。

    在载荷虚拟迭代过程中,多体动力学模型参数的准确性直接影响载荷迭代结果的精度。底盘橡胶衬套动态特性是多体动力学模型中最重要的参数之一,为了获得准确的连接件动态特性,本文对底盘所有衬套及缓冲块试验结果进行二次处理,获得更准确的衬套动态刚度和动态阻尼特性,提高了整车多体仿真模型的精确性,图3为本文获得的橡胶衬套动态特性曲线。

图3 橡胶衬套动态特性曲线

图3 橡胶衬套动态特性曲线

责任编辑:吴星星
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